兆瓦级风力发电机组电动变桨距系统研究

能源与环境己成为21世纪人类面临的首要问题。风能因具有可再生、无污染、低成本等优点,正受到世界各国的重视。高效而可靠的风力发电系统的研究与开发己经成为能源技术领域的热点和难点。由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点,所以对风力发电机组尤其是大型机组控制技术的深入研究具有十分重要的现实意义。本文以国产兆瓦级风力发电机组为依托,对大型风力发电机组变桨距控制技术进行了较深入的探讨。 本文首先从风力机桨叶的空气动力学基本理论入手,分析了变桨距控制的基本规律。参考国内外的相关资料,研究了一种用于独立变桨距的电动变桨距系统设计方案,包括传动系统设计及变桨距系统伺服系统的选择等,并用理论计算分析了变桨距系统的机械性能,包括齿轮传动系统的各部分的扭转刚度和阻尼,以及减速箱的等效刚度和阻尼。分析了风电机组变桨距系统的机械传动、伺服电机和桨叶等各部分的数学模型,并在Matlab中建立相应的仿真模块。 风力发电机组是复杂多变量非线性不确定系统,控制技术是对机组的安全高效的运行起到至关重要的作用。相比传统的控制策略控制理论,将智能控制运用于风电系统则能够得到比较满意的效果。模糊控制能将操作者或专家的控制经验和知识表示成语言变量描述的控制规则,然后用这些规则去控制系统。因此,模糊控制特别适用于数学模型未知的、复杂的非线性系统的控制。根据这一点,本论文将集中于高风速以上的模糊节距控制系统的研究,详细论述了模糊控制器的建立,并用Matlab Simulink搭建仿真模块。通过分析仿真结果得出:桨叶所受的变桨距力矩随着桨距角的变化而变化;此变桨距系统能够随风速的变化及时较准确的调节桨叶桨距角。